KR100613354B1 - 가스 공급이 균일하게 이루어지는 급속열처리 장치 - Google Patents

가스 공급이 균일하게 이루어지는 급속열처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 급속열처리(RTP) 장치는, 급속열처리 공정이 이루어지는 내부공간을 한정하는 챔버와, 챔버의 일면에 배치되어 내부공간으로 열을 발생시키는 발열장치와, 내부공간으로 공정가스를 공급하는 가스분배판과, 그리고 가스분배판과 내부공간 사이에서 내부공간을 둘러싸도록 배치되어 가스분배판으로부터 공급되는 공정가스를 내부공간으로 전달하는 공급홀들이 내부공간에 접하는 내면에 균일하게 배치되는 가스 버퍼 링을 구비한다. 이에 따르면, 가스 공급이 균일하게 이루어지는 것 외에도 공정이 이루어지는 동안 웨이퍼를 회전시키는 회전속도를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 웨이퍼의 바닥면과 지지링 사이의 마모를 방지할 수 있다
급속열처리(RTP) 장치, 가스공급

Description

가스 공급이 균일하게 이루어지는 급속열처리 장치{Rapid thermal process apparatus for supplying process gas uniformly}
도 1은 일반적인 급속열처리 장치를 나타내 보인 도면이다.
도 2 및 도 3은 종래의 급속열처리 장치 내부로의 가스공급 메커니즘을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
도 4는 본 발명에 따른 급속열처리 장치의 가스공급 메커니즘을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 급속열처리 장치의 가스배출 메커니즘을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
본 발명은 반도체소자 제조 설비에 관한 것으로서, 특히 가스 공급이 균일하게 이루어지는 급속열처리(RTP; Rapid Thermal Process) 장치에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 급속열처리 장치를 나타내 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 급속열처리 장치(100)의 하부에는 하부 챔버바디(102)가 배치되고, 측부에는 측부 챔버바디(104)가 배치된다. 그리고 상부에는 할로겐램프 (106)가 배치된다. 하부 챔버바디(102), 측부 챔버바디(104) 및 할로겐램프(106)에 의해 급속열처리가 이루어지는 내부공간(102)이 한정된다. 하부 챔버바디(102)의 상부면에는 웨이퍼(400)를 지지하는 지지링(112)이 배치되고, 이 지지링(112)은 하부의 회전실린더(110)에 의해 회전된다. 그리고 하부 챔버바디(102) 내에는 하부 챔버바디(102)를 관통하여 웨이퍼(400)를 수직방향으로 이동시킬 수 있도록 수직방향으로 움직일 수 있는 프루브(108)가 배치된다. 측부 챔버바디(104)와 하부 챔버바디(102) 사이에는 가스 공급홀(114)이 배치되고, 측부 챔버바디(104)의 상부 측면에는 펌핑홀(116)이 배치된다.
도 2 및 도 3은 종래의 급속열처리 장치 내부로의 가스공급 메커니즘을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 급속열처리 장치 내부로의 가스공급은 가스분배판(202) 및 가스분배판(202)에 연결되는 가스분사노즐(102)에 의해 이루어진다. 즉 가스분배판(202)으로 외부로부터 공정가스가 공급되고, 다시 이 공정가스가 가스분사노즐(102)을 통해 내부공간(102)으로 공급된다. 외부로의 가스배출은 반대쪽에 배치되는 가스배출구(206)를 통해 이루어진다.
그런데 이와 같은 종래의 급속열처리 장치는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 가스의 흐름이 원활하지 못하다는 문제를 갖는다. 이를 보완하기 위하여 웨이퍼(400)를 90rpm 이상으로 회전시키기는 하지만, 이로 인하여 웨이퍼(400)의 뒷면(backside)과 지지링(도 1의 112) 사이의 마모가 발생하고, 이에 따른 파티클(particle)들이 발생되어 공정 불량이 야기되기도 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 내부로의 가스 공급이 균일하게 이루어지는 급속열처리 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 급속열처리 장치는,
급속열처리 공정이 이루어지는 내부공간을 한정하는 챔버;
상기 챔버의 일면에 배치되어 상기 내부공간으로 열을 발생시키는 발열장치;
상기 내부공간으로 공정가스를 공급하는 가스분배판; 및
상기 가스분배판과 상기 내부공간 사이에서 상기 내부공간을 둘러싸도록 배치되어 상기 가스분배판으로부터 공급되는 공정가스를 상기 내부공간으로 전달하는 공급홀들이 상기 내부공간에 접하는 내면에 균일하게 배치되는 가스 버퍼 링을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 가스 버퍼 링의 외면에는, 상기 가스분배판으로부터 공급되는 공정가스를 상기 가스 버퍼 링 내부로 인입되도록 하는 복수개의 인입홀이 배치되는 것이 바람직하다.
상기 인입홀의 개수는 5-10개일 수 있다.
상기 공급홀의 개수는 18-32개일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 가스 버퍼 링의 바깥쪽에서 상기 가스 버퍼 링을 둘러싸도록 배치되는 가스 배출구를 더 구비할 수 있다.
이 경우 상기 가스 배출구는 상기 가스 버퍼 링의 바깥쪽의 바닥에 배치되는 것이 바람직하다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.
본 발명에 따른 급속열처리 장치는 가스공급수단과 가스배출수단이 도 2의 종래의 급속열처리 장치와 다르다. 따라서 이하에서는 이에 대해서만 설명하기로 하고, 나머지 요소들은 도 1의 일반적인 급속열처리 장치에 대한 설명과 중복되므로 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 급속열처리 장치의 가스공급 메커니즘을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 급속열처리 장치는 가스 버퍼 링(300)을 구비한다. 이 가스 버퍼 링(300)은 급속열처리 장치의 내부공간(102)을 둘러싸도록 배치된다. 도면상에는 가스 버퍼 링(300)이 원형의 고리 형상인 것으로 도시되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
가스 버퍼 링(300)의 외주면 일부면에는 가스분배판(미도시)에 연결되는 복수개의 인입홀(331)들이 배치된다. 즉 도면에서 화살표(331)로 나타낸 바와 같이, 외부로부터 가스분배판으로 공급되는 공정가스는 상기 인입홀(331)들을 통해 가스 버퍼 링(300)의 내부로 공급된다. 인입홀(331)의 개수는 대략 5-10개인 것이 바람직하지만, 더 적을 수도 있고, 경우에 따라서는 더 많을 수도 있다.
가스 버퍼 링(300)이 내주면에는 복수개의 공급홀(320)들이 배치되는데, 이 공급홀(320)에 의해, 도면에서 화살표(332)로 나타낸 바와 같이 내부공간(102)으로의 가스 공급이 균일하게 이루어진다. 이 공급홀(320)들은 가스 버퍼 링(300)의 전 내주면에 걸쳐서 상호 균일한 간격으로 배치되도록 한다. 공급홀(320)의 개수는 대략 18-32개인 것이 바람직하지만, 더 적을 수도 있고, 경우에 따라서는 더 많을 수도 있다.
상기 가스 버퍼 링(300)의 인입홀(331)을 통해 가스 버퍼 링(300) 내부로 공급된 가스가 가스 버퍼 링(300)에서 균일하게 분포되도록 하기 위한 수단으로는 챔버 내부의 압력을 적절하게 조정하는 방법을 사용한다. 예컨대 챔버 내부의 압력을 대략 780 torr로 유지하면, 가스 버퍼 링(300) 내부에서의 가스가 균일하게 유지되도록 할 수 있다.
이와 같이 가스 버퍼 링(300)에 의해 내부공간으로의 가스 공급을 균일하게 하면, 종래의 급속열처리 장치에서 불균일한 가스공급을 보완하기 위하여 웨이퍼를 회전시키는 경우와 비교하여 상대적으로 낮은 회전속도로 웨이퍼를 회전시켜도 된다. 이와 같이 낮은 회전속도로 웨이퍼를 회전시킴에 따라 웨이퍼와 지지링 사이의 마모에 의한 파티클 발생도 억제된다.
도 5는 본 발명에 따른 급속열처리 장치의 가스배출 메커니즘을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 급속열처리 장치의 가스배출수단으로 가스 배출구(340)가 배치된다. 이 가스 배출구(340)는, 가스 버퍼 링(300)의 바깥쪽에서 가스 버퍼 링(300)을 둘러싸도록 배치된다. 따라서 내부 공간(102) 내의 가스는 모든 방향에 걸쳐서 배출될 수 있다. 상기 가스 배출구(340)는 가스 버퍼 링(300)의 바깥쪽 바닥에 배치되어, 도면에서 화살표(333)로 나타낸 바와 같이 내부공간(102)으로부터의 가스가 가스 버퍼 링(300)을 넘어서 가스 배출구(340)로 배출된다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 급속열처리 장치에 의하면, 가스분배판으로부터 공급되는 가스를 내부공간에 균일하게 공급하도록 하는 가스 버퍼 링을 구비함으로써, 가스 공급이 균일하게 이루어지는 것 외에도 공정이 이루어지는 동안 웨이퍼를 회전시키는 회전속도를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 웨이퍼의 바닥면과 지지링 사이의 마모를 방지할 수 있다는 이점이 제공된다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.

Claims (6)

  1. 급속열처리 공정이 이루어지는 내부공간을 한정하는 챔버;
    상기 챔버의 일면에 배치되어 상기 내부공간으로 열을 발생시키는 발열장치;
    상기 내부공간으로 공정가스를 공급하는 가스분배판; 및
    상기 가스분배판과 상기 내부공간 사이에서 상기 내부공간을 둘러싸도록 배치되어 상기 가스분배판으로부터 공급되는 공정가스를 상기 내부공간으로 전달하는 공급홀들이 상기 내부공간에 접하는 내면에 균일하게 배치되는 가스 버퍼 링을 포함하며,
    상기 가스 버퍼 링의 외면에는 상기 가스분배판으로부터 공급되는 공정가스를 상기 가스 버퍼 링 내부로 인입되도록 하는 복수개의 인입홀이 배치되는 것을 특징으로 하는 급속열처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 인입홀의 개수는 5-10개인 것을 특징으로 하는 급속열처리 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공급홀의 개수는 18-32개인 것을 특징으로 하는 급속열처리 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 버퍼 링의 바깥쪽에서 상기 가스 버퍼 링을 둘러싸도록 배치되는 가스 배출구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 급속열처리 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 가스 배출구는 상기 가스 버퍼 링의 바깥쪽의 바닥에 배치되는 것을 특징으로 하는 급속열처리 장치.
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